условие

log4⁡((x−5)(x2−2x−15))+1≥0,5log2⁡(x−5)2

шаг 1.Область допустимых значений

Раскладываем квадратный трёхчлен во втором множителе — аргумент первого логарифма сворачивается в полный квадрат, умноженный на линейный множитель. ОДЗ берём из требования, что это произведение положительно.

ОДЗ
x2−2x−15=(x−5)(x+3)
(x−5)(x2−2x−15)=(x−5)2(x+3)
(x−5)2(x+3)>0⇒{x>−3x≠5

Множитель (x − 5)² ≥ 0 и обращается в ноль при x = 5, поэтому знак произведения задаёт (x + 3): отсюда x + 3 > 0 и x ≠ 5. Корни x² − 2x − 15 по Виета: произведение −15, сумма 2 → 5 и −3.

шаг 2.Переходим к основанию 2

По формуле перехода к новому основанию log₄ — половина log₂ (4 = 2²). Раскрываем логарифм произведенияПреобразования логарифмов и ОДЗ
Главное правило
Сначала выписываем ОДЗ, потом преобразуем логарифмы. Каждое тождество ниже верно только на своей области — меняя её по ходу, легко потерять или добавить решения. Сам логарифм loga⁡b требует a>0,a≠1,b>0.
Степень выносим с модулем
Тождество loga⁡bn=nloga⁡b верно только при b>0. При чётном показателе b2k определено и для b<0, поэтому обязателен модуль:
loga⁡b2k=2kloga⁡|b|
У нас 16log3⁡(x+1)6=log3⁡|x+1|. Без модуля потеряли бы ветку x<−1 и корень x=−4.
Коэффициент внутрь — расширение ОДЗ
Обратный ход cloga⁡b=loga⁡bc при чётном c расширяет область: 2loga⁡x=loga⁡x2 — слева x>0, справа x≠0. Появляются посторонние корни x<0; держим исходное b>0 или сразу пишем модуль.
Свернуть в один — можно
loga⁡f+loga⁡g=loga⁡(fg)
loga⁡f−loga⁡g=loga⁡fg
ОДЗ уже требует f>0 и g>0 — держим его, свёртка ничего лишнего не вносит.
Развернуть в сумму/разность — опасно
loga⁡(fg) определён при fg>0, loga⁡fg — при fg>0 (в том числе оба множителя отрицательны). Разбивая на loga⁡f±loga⁡g, силой требуем f>0,g>0 и теряем эту ветку. Корректно — только с модулями:
loga⁡(fg)=loga⁡|f|+loga⁡|g|
Смена основания — безопасно
loga⁡b=logc⁡blogc⁡a и loga⁡b=1logb⁡a — область не меняется (нужно c>0,c≠1, для второй b≠1).
Основное тождество
aloga⁡b=b(b>0), loga⁡ak=k — удобно при потенцировании и записи числа как логарифма (c=loga⁡ac).
— множитель (x − 5)² квадрат, отрицательным не бывает, а x > −3 уже учтено в ОДЗ, поэтому тут применять это свойство безопасно. Одинаковое слагаемое слева и справа можно сократить без потери корней.
log4⁡((x−5)2(x+3))=12log2⁡((x−5)2(x+3))
12log2⁡((x−5)2(x+3))+1≥12log2⁡(x−5)2
12log2⁡(x−5)2+12log2⁡(x+3)+1≥12log2⁡(x−5)2
12log2⁡(x+3)+1≥0

шаг 3.Снятие логарифма

Изолируем логарифм в левой части. Правую часть записываем как логарифм по основанию 2 — основание 2 > 1, функция возрастает, знак сохраняетсяЛогарифм и знак неравенства
Функция y=loga⁡x монотонна при x>0. При a > 1 возрастает, при 0 < a < 1 убывает.
Снятие логарифма (обе части — логарифмы одного основания):
· при a > 1: loga⁡A≶loga⁡B⟺A≶B (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: знак переворачивается, loga⁡A≤loga⁡B⟺A≥B.
Число c превращаем в логарифм того же основания: c=loga⁡ac — тогда сравниваем аргументы (не забывая A>0).
, поэтому снимаем логарифм и сравниваем аргументы.
12log2⁡(x+3)≥−1
log2⁡(x+3)≥−2
log2⁡(x+3)≥log2⁡14
x+3≥14
x≥−114

Представляем −2 как логарифм по основанию 2: по правилу log₂(2ᵏ) = k берём k = −2, поэтому −2 = log₂(2⁻²) = log₂(1/4), ведь 2⁻² = 1/4. Теперь обе части — логарифмы по основанию 2, и можно сравнивать аргументы.

шаг 4.Ответ на прямой

Условие x ≥ −11/4 уже лежит внутри ОДЗ (x > −3). Выкалываем x = 5.

неравенство
−114
−∞
+∞
x
ОДЗ3−5
−∞
+∞
x
пересечение5
−114
−∞
+∞
x

ответ

x∈[−114;5)∪(5;+∞)